FR2712417A1 - Device for communication and positioning in a guidance installation. - Google Patents
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Abstract
Pour le guidage précis de voitures (1) sur des voies, on établit la communication entre des respectivement premier et second équipements sur les voitures (1) et des stations de voies (6, 7); on dispose un système de télécommunications qui comprend un système de radio mobile et/ou un réseau de télécommunications stationnaire (8); pour établir le positionnement, la voiture respective (1) comprend un équipement de positionnement (5) GPS qui, au passage devant une station de base respective (6, 7) peut être mise à jour par un équipement de positionnement de référence (10); la mise à jour de l'équipement de positionnement (5) par l'équipement (10) peut se faire par l'intermédiaire du système de télécommunications (6, 7, 8).For precise guidance of cars (1) on tracks, communication is established between first and second equipment respectively on the cars (1) and track stations (6, 7); a telecommunications system is provided which includes a mobile radio system and / or a stationary telecommunications network (8); to establish the positioning, the respective car (1) comprises positioning equipment (5) GPS which, when passing in front of a respective base station (6, 7) can be updated by reference positioning equipment (10) ; updating of the positioning equipment (5) by the equipment (10) can be done via the telecommunications system (6, 7, 8).
Description
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DISPOSITIF POUR LA COMMUNICATION ET LE POSITIONNEMENT COMMUNICATION AND POSITIONING DEVICE
DANS UNE INSTALLATION DE GUIDAGEIN A GUIDANCE INSTALLATION
Domaine technique La présente invention concerne un dispositif pour la communication et le positionnement, au sens de localisation, dans une installation de guidage destinée à guider des unités mobiles, par exemple sous forme de chariots ou voitures, dans un système de voies. Le positionnement est destiné à se faire avec une grande Technical Field The present invention relates to a device for communication and positioning, in the sense of localization, in a guidance installation intended to guide mobile units, for example in the form of trolleys or cars, in a track system. The positioning is intended to be done with great
précision, par exemple à la précision d'environ 1 mètre. accuracy, for example to the accuracy of about 1 meter.
Une unité mobile respective et les stations de voies placées le long du système de voies comprennent respectivement un premier et un second équipements pour A respective mobile unit and the track stations placed along the track system respectively comprise first and second equipment for
la communication et le positionnement. communication and positioning.
Art antérieur Les systèmes de guidage pour systèmes de voies destinés à un trafic collectif du type en question coûte environ dix millions de francs par kilomètre et les salaires des conducteurs des voitures comptent pour plus de la moitié des coûts de fonctionnement. Il est donc PRIOR ART Guidance systems for track systems intended for collective traffic of the type in question cost approximately ten million francs per kilometer and the wages of drivers of cars account for more than half of the operating costs. It is therefore
intéressant de trouver des solutions pour le position- interesting to find solutions for the position-
nement et la communication dans le système de guidage qui communication in the guidance system which
rendent possible l'utilisation de voitures sans conduc- make it possible to use cars without a driver
teur. Dans cette perspective, on a déjà proposé un bus de données le long de la voie et des unités de communication bidirectionnelles à courtes distances installées au nombre d'environ une par mètre. L'intention est de fournir l'identification et certaines informations logiques à des distances d'un décimètre. Une voiture respective est ainsi positionnée tous les mètres et est tor. With this in mind, a data bus has already been proposed along the track and short-distance two-way communication units installed approximately one per meter. The intention is to provide identification and certain logical information at distances of one decimeter. A respective car is thus positioned every meter and is
dotée d'une certaine capacité de communication. with a certain communication capacity.
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Les solutions existantes pour le positionnement et la communication sont relativement primaires. Il y a deux types de systèmes dans ce domaine. Le premier système fonctionne avec des blocs stationnaires et le5 second système fonctionne avec des blocs mobiles. Les blocs stationnaires impliquent que le réseau soit divisé The existing solutions for positioning and communication are relatively primary. There are two types of systems in this area. The first system works with stationary blocks and the second system works with mobile blocks. Stationary blocks imply that the network is divided
en sections dans lesquelles seule une unité de train est autorisée à la fois. Un patin collecteur qui court- circuite deux rails métalliques constitue un détecteur.10 De tels systèmes existent et sont disponibles commer- in sections in which only one train unit is authorized at a time. A collector shoe which short-circuits two metal rails constitutes a detector.10 Such systems exist and are available commercially.
cialement. Le principe des blocs mobiles implique que le train soit entouré d'une zone de sécurité dans laquelle sincerely. The principle of mobile blocks implies that the train is surrounded by a safety zone in which
aucun autre train n'est autorisé.no other train is authorized.
Description de l'inventionDescription of the invention
Problème technique Il existe très généralement un besoin de pouvoir disposer de systèmes de guidage et de voies agencés d'une Technical problem There is very generally a need to be able to have guidance systems and tracks arranged in a
manière techniquement et/ou économiquement plus avanta- technically and / or economically more
geuse. L'invention résout ce problème entre autres. geuse. The invention solves this problem among others.
Il y a ainsi un besoin pour positionner une voiture respective à la précision d'un mètre et pour fournir des communications de données générales entre les voitures et l'infrastructure. L'invention résout aussi ce problème. La solution du problème doit pouvoir être mise en oeuvre dans un court délais et impliquer une conception technique aussi simple que possible et des coûts aussi bas que possible. Puisque les voitures doivent être réalisées sans conducteur, la fiabilité du système doit There is thus a need to position a respective car to the accuracy of one meter and to provide general data communications between the cars and the infrastructure. The invention also solves this problem. The solution of the problem must be able to be implemented in a short time and involve a technical design as simple as possible and costs as low as possible. Since cars must be made driverless, the reliability of the system must
être élevée. L'invention résout ce problème. be high. The invention solves this problem.
Il y a ainsi un besoin qu'un positionnement précis puisse être effectué de manière continue et que même des petites unités de train (voitures) puissent être There is thus a need that precise positioning can be carried out continuously and that even small train units (cars) can be
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acheminées à des intervalles rapprochés. L'invention résout aussi ce problème. En relation avec le positionnement et le guidage dans le système de guidage du type en question, il y a un besoin de pouvoir établir des liaisons par télécom- munications qui puissent être utilisées par les routed at short intervals. The invention also solves this problem. In connection with the positioning and guidance in the guidance system of the type in question, there is a need to be able to establish telecommunications links which can be used by the
passagers. Ceci est résolu par la présente invention. passengers. This is solved by the present invention.
SolutionSolution
Le trait qui caractérise principalement l'inven- The feature which mainly characterizes the invention
tion est que pour établir la communication entre respectivement un premier et un second équipements, on agence un système de téléphone comprenant un système de radio mobile et/ou un système de réseau téléphonique stationnaire. Pour établir le positionnement, la voiture ou unité mobile respective contient un équipement de The point is that to establish communication between first and second equipment respectively, a telephone system is arranged comprising a mobile radio system and / or a stationary telephone network system. To establish the positioning, the respective car or mobile unit contains equipment for
positionnement, de préférence un équipement de position- positioning, preferably positioning equipment-
nement du type GPS (système de positionnement global) qui, lorsque l'unité mobile passe devant une station de base respective, peut être mis à jour par un équipement de positionnement de référence. Cette mise à jour de l'équipement de positionnement de l'unité mobile de la voiture peut être effectuée par l'intermédiaire du GPS type (global positioning system) which, when the mobile unit passes in front of a respective base station, can be updated by reference positioning equipment. This updating of the positioning equipment of the mobile unit of the car can be carried out via the
système téléphonique.telephone system.
Dans un mode de réalisation, les fonctions de communication et de positionnement sont donc séparées. La communication a lieu par l'intermédiaire de station de base disposées à des distances d'environ 100 mètres l'une de l'autre le long d'une voie ou de sections de voie In one embodiment, the communication and positioning functions are therefore separate. Communication takes place via base stations arranged at distances of approximately 100 meters from each other along a track or sections of track
respectives. Le positionnement s'effectue au moyen d'ins- respective. Positioning is carried out by means of
truments de positionnement principalement à base de radio positioning instruments mainly based on radio
qui peuvent être d'un type connu en soi. which may be of a type known per se.
Dans un autre mode de réalisation, on utilise un équipement de positionnement de référence consistant en In another embodiment, reference positioning equipment consisting of
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une station de référence GPS calibrée stationnaire a stationary calibrated GPS reference station
disposée pour calculer les corrections de GPS diffé- rentiel, dans des sections de voie ouvertes, demi- ouvertes ou des sections longues. Les voitures ou unités5 mobiles sont dotées de recepteurs GPS mobiles qui calculent les positions et fonctionnent avec une préci- arranged to calculate differential GPS corrections, in open, half-open or long sections of track. Cars or mobile units5 are fitted with mobile GPS receivers which calculate positions and operate with precision.
sion, par exemple une précision de 100 mètres, qui dépasse de manière significative la précision visée par le système, qui peut être une précision d'approxi-10 mativement un mètre. Les données venant de la station de référence calibrée stationnaire sont traitées pour sion, for example an accuracy of 100 meters, which significantly exceeds the accuracy targeted by the system, which can be an accuracy of approximately 10 meters. Data from the stationary calibrated reference station is processed to
corriger les récepteurs mobiles avec la précision men- correct mobile receivers with men-
tionnée en dernier lieu, l'installation le long de la voie autre que le système de communication étant rendue last completed, installation along the track other than the communication system being made
non nécessaire.Not necessary.
Dans les sections de voie couvertes et dans les sections plus courtes nécessitant une continuité maximale du positionnement, une fonction de calcul à l'estime prend le relais de préférence à partir de la position In the covered track sections and in the shorter sections requiring maximum continuity of positioning, a dead reckoning function takes over preferably from the position
approuvée en dernier lieu, calculée à partir de l'équi- last approved, calculated from the equi-
pement de positionnement qui fonctionne avec des sections positioning element that works with sections
de voie ouvertes, demi-ouvertes ou des sections longues. open, semi-open or long sections.
De cette manière le système fonctionne avec des infor- In this way the system works with information
mations à propos desquelles la section ou les sections de voie sont sujettes à un ou des fonctionnements de calcul mations about which the section or sections of track are subject to one or more calculation operations
à l'aveugle.blindly.
Le réseau de télécommunications comprend de préférence ou consiste en un système de radio mobile du type DECT qui offre une bonne transmission générale des données, une bonne accessibilité, de la souplesse, une fonction de transfert entre canaux ("handover"), de bonnes possibilités de déplacement avec maintien de couverture ("roaming"), de la simplicité, une structure ou configuration par opérateur privé, etc. Le réseau de télécommunications comprend donc un réseau de radio The telecommunications network preferably comprises or consists of a mobile radio system of the DECT type which offers good general data transmission, good accessibility, flexibility, a transfer function between channels ("handover"), good possibilities. movement with maintenance of coverage ("roaming"), simplicity, structure or configuration by private operator, etc. The telecommunications network therefore includes a radio network
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mobile du type DECT ("Digital European Cordless Telecom- mobile of the DECT type ("Digital European Cordless Telecom-
munications ", Télécommunications sans fil européennes numériques) qui offre l'accès à la parole au public sur les canaux libres et qui permet ainsi la possibilité d'un5 ou plusieurs services additionnels. La partie de positionnement est aidée par la partie de communication qui, selon ce qui a été dit au dessus, est établie avec des réseaux de télécommunications du type DECT pour être mise à jour avec des corrections de GPS différentiel qui10 permettent de connaître la position de l'unité mobile avec une précision d'environ un mètre. Lesdits réseaux de télécommunications sont utilisés pour la position de communication, l'état et ainsi de suite, du système de guidage. Le système de guidage est agencé pour fournir des instructions à la voiture ou unité mobile au travers munications ", European digital wireless telecommunications) which provides access to public speech on free channels and thus allows the possibility of one or more additional services. The positioning part is helped by the communication part which, according to what has been said above, is established with telecommunications networks of the DECT type to be updated with corrections from differential GPS which make it possible to know the position of the mobile unit with an accuracy of approximately one meter. Said telecommunications networks are used for the communication position, the state and so on, of the guidance system.The guidance system is arranged to provide instructions to the car or mobile unit through
desdits réseaux de télécommunications du type DECT. said DECT type telecommunications networks.
Dans un mode de réalisation concret, une unité mobile respective est équipée d'un système de guidage interne, d'une unité portable qui peut être utilisée dans le réseau de télécommunication courant du type DECT et d'une unité GPS. Les stations de base dans le réseau de télécommunication dudit type sont connectées ou peuvent In a concrete embodiment, a respective mobile unit is equipped with an internal guidance system, a portable unit which can be used in the current telecommunications network of the DECT type and a GPS unit. Base stations in the telecommunication network of this type are connected or can
être connectées au réseau de télécommunications station- be connected to the station telecommunications network
naire. Le réseau de télécommunications stationnaire est relié à un système de guidage central pour le système de voies et un équipement de référence du type GPS différentiel. Avantages nary. The stationary telecommunications network is linked to a central guidance system for the track system and reference equipment of the differential GPS type. Benefits
Ce qui a été proposé ci-dessus offre la possi- What has been proposed above offers the possibility
bilité grâce au GPS différentiel d'obtenir une précision de positionnement suffisamment bonne. Les réseaux de télécommunications du type DECT ou des systèmes similaires conviennent pour les transmissions de données bility thanks to the differential GPS to obtain a sufficiently good positioning accuracy. Telecommunications networks of the DECT type or similar systems are suitable for data transmissions
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dans le contexte donné. Les fonctions de base sont ainsi assurées. Pour la transmission de données de position, les réseaux des types GSM ("Global System for Mobile Communications"; système global de communications5 mobiles), NMT ("Nordic Mobile Telecommunications"; réseau nordique de télécommunications mobiles), MOBITEX ("système de radio communications mobiles) et même des réseaux stationnaires tels que PSTN ("Public Switch Network"; réseau de données commuté public) peuvent être10 utilisés en plus dudit réseau DECT. Des solutions technique connues peuvent être combinées pour obtenir un in the given context. The basic functions are thus ensured. For the transmission of position data, networks of the GSM (“Global System for Mobile Communications”; global mobile communications system), NMT (“Nordic Mobile Telecommunications”; Nordic mobile telecommunications network), MOBITEX (“radio system”) types. mobile communications) and even stationary networks such as PSTN ("Public Switch Network") can be used in addition to said DECT network. Known technical solutions can be combined to obtain a
résultat satisfaisant dans ce contexte. satisfactory result in this context.
Description des dessinsDescription of the drawings
On décrira maintenant un mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention en référence aux dessins annexés sur lesquels: An embodiment of the device according to the invention will now be described with reference to the accompanying drawings in which:
- la figure 1 montre sous forme de blocs- - Figure 1 shows in the form of blocks-
diagrammes une voiture ou unité mobile passant devant des stations de base faisant partie d'un réseau de radio mobile qui est relié au réseau téléphonique public, au travers desquels un système de guidage centralisé et un équipement de référence pour le positionnement sont reliés, - la figure 2 montre en section sensiblement verticale un tunnel peu profond avec des ouvertures d'entrée de lumière, et - la figure 3 montre, vu du dessus, un équipement diagrams a car or mobile unit passing in front of base stations forming part of a mobile radio network which is connected to the public telephone network, through which a centralized guidance system and reference equipment for positioning are connected, - the Figure 2 shows in substantially vertical section a shallow tunnel with light entry openings, and - Figure 3 shows, seen from above, an equipment
pour le calcul dit à l'estime.for the calculation says dead reckoning.
Description détailléedetailed description
Dans la figure 1, une unité mobile ou une voiture est représentée par la référence générale 1. La voiture In Figure 1, a mobile unit or a car is represented by the general reference 1. The car
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peut être liée à la voie et est destinée à être acheminée le long d'un système de voies (non spécifiquement montré) connu en soi. Dans les systèmes de voies, plusieurs voitures ou trains peuvent être acheminés en même temps5 dans la mesure o l'on peut effectuer un positionnement et un guidage précis pour la voiture dans le système de voies. La voiture se déplace dans une direction indiquée par les flèches 2. La voiture comprend ou est équipée d'un premier équipement mobile consistant en un système10 de guidage interne 3, une unité mobile 4 appartenant à un réseau de radio mobile du type DECT, et un équipement de positionnement 5 du type GPS. Un système de communication courant du type DECT est représenté sur la figure au moyen de ses stations de base 6 et 7. Les stations de base sont disposées par exemple à des intervalles d'environ 100 mètres. La voiture passe devant les stations de base lorsqu'elles se présentent, et dans la figure 1 la voiture est passée devant la station de base 6 et est en communication avec la station de base 7. Les stations de base sont comprises dans ou sont reliées à un réseau téléphonique stationnaire qui est représenté par ses connexions 8. Connecté au réseau téléphonique stationnaire ou au réseau de télécommunications se trouve un système de guidage centralisé 9 au moyen duquel les voitures dans le système de voies en question peuvent être guidés de façon centralisée. Le guidage des voitures est individuel et la communication à partir du système de guidage centralisé vers le système de guidage interne à can be linked to the track and is intended to be routed along a track system (not specifically shown) known per se. In track systems, several cars or trains can be routed at the same time5 as long as precise positioning and guidance for the car can be carried out in the track system. The car moves in a direction indicated by the arrows 2. The car comprises or is equipped with a first mobile equipment consisting of an internal guidance system 3, a mobile unit 4 belonging to a mobile radio network of the DECT type, and positioning equipment 5 of the GPS type. A common communication system of the DECT type is shown in the figure by means of its base stations 6 and 7. The base stations are arranged for example at intervals of approximately 100 meters. The car passes in front of the base stations when they appear, and in figure 1 the car has passed in front of the base station 6 and is in communication with the base station 7. The base stations are included in or are connected to a stationary telephone network which is represented by its connections 8. Connected to the stationary telephone network or to the telecommunications network is a centralized guidance system 9 by means of which cars in the lane system in question can be centrally guided. Car guidance is individual and communication from the centralized guidance system to the internal guidance system at
lieu par l'intermédiaire dudit réseau de télécommuni- place through said telecommunication network
cations. Un récepteur de référence pour la fonction de positionnement est également relié au réseau de cations. A reference receiver for the positioning function is also connected to the
télécommunications stationnaire. Le récepteur de réfé- stationary telecommunications. The reference receiver
rence est du type GPS numérique (DGPS). Le récepteur de référence calibré stationnaire corrige l'équipement GPS de la voiture au passage de la voiture. La communication Reference is of the digital GPS type (DGPS). The stationary calibrated reference receiver corrects the car GPS equipment when the car passes. Communication
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entre une station de base respective et la voiture est représentée par 11. La structure indiquée dans la figure 1 représente un système de voies pour trafic collectif. Le système peut s'appliquer à un trafic sur rail sans conducteur dans des zones à population dense, avec de petites voitures qui circulent à une vitesse relativement basse par exemple une vitesse de 60 km/h ou normalement de 40 km/h et font des arrêts fréquents. Un environnement semi-ouvert, c'est-à-dire en sous-sol avec admission de lumière et d'air, ou un environnement totalement ouvert serait certainement ce qui convient le mieux à un système futur de ce type. Des raisons liées à l'environnement et au coût militent dans ce sens. De plus, le système GPS demande que la proportion de sections entièrement couvertes soit limitée sur une voie respective pour que le système fonctionne bien. Une solution fondée sur le between a respective base station and the car is represented by 11. The structure shown in figure 1 represents a system of tracks for collective traffic. The system can be applied to driverless rail traffic in densely populated areas, with small cars traveling at a relatively low speed, for example a speed of 60 km / h or normally 40 km / h and making frequent stops. A semi-open environment, that is to say in the basement with light and air intake, or a completely open environment would certainly be the most suitable for a future system of this type. Environmental and cost reasons militate in this direction. In addition, the GPS system requires that the proportion of fully covered sections be limited on a respective lane for the system to function properly. A solution based on
DECT donne aussi comme effet supplémentaire la possi- DECT also gives as an additional effect the possibility
bilité de servir de réseau d'accès pour le téléphone ability to serve as an access network for the telephone
public dans un environnement de trafic collectif. public in an environment of collective traffic.
La figure 2 montre un tunnel superficiel dudit type. Le tunnel est désigné par la référence 12 et des voitures ou trains passant au devant l'une de l'autre sont désignées par les références 13 et 14. Le caractère ouvert du tunnel ou du système est indiqué par un toit transparent 15 qui permet le passage des rayons du soleil Figure 2 shows a surface tunnel of this type. The tunnel is designated by the reference 12 and cars or trains passing in front of one another are designated by the references 13 and 14. The open nature of the tunnel or the system is indicated by a transparent roof 15 which allows the passage of sun rays
et de la lumière 16.and light 16.
La figure 3 montre le cas du calcul dit à l'aveugle qui est utilisé dans les tunnels couverts ou pour de courtes sections. Dans la figure 3, on désigne une voiture par la référence 17. La voiture comprend un émetteur 18 et un détecteur 19. Des réflecteurs 20, 21 et 22 sont disposés à une certaine distance l'un de l'autre sur la paroi du tunnel 20. Le calcul à l'estime est un nom collectif pour toutes les méthodes utilisées pour Figure 3 shows the case of the so-called blind calculation which is used in covered tunnels or for short sections. In FIG. 3, a car is designated by the reference 17. The car comprises a transmitter 18 and a detector 19. Reflectors 20, 21 and 22 are arranged at a certain distance from each other on the wall of the tunnel 20. Dead reckoning is a collective name for all the methods used to
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déterminer la position sur la base d'une position localement connue o différents types de capteurs, par exemple les capteurs 20, 21 et 22, permettent de calculer un déplacement. Ceci fournit une très bonne précision5 initialement mais, la position se dégrade progressi- vement. En raison de cette dégradation progressive, le système de calcul à l'estime doit être recalé ou calibré de l'extérieur à des intervalles uniformes. Une méthode traditionnelle et sûre est la navigation inertielle (IN).10 La navigation inertielle fonctionne remarquablement bien dans le cadre de la présente application. Un procédé moins onéreux consiste dans une combinaison de capteur de roues et de gyroscopes. Cependant, le blocage des roues est fréquent dans un trafic sur rail, de sorte qu'un tel determine the position on the basis of a locally known position o different types of sensors, for example sensors 20, 21 and 22, make it possible to calculate a displacement. This provides very good precision5 initially, but the position gradually deteriorates. Because of this gradual deterioration, the dead reckoning system must be readjusted or calibrated from the outside at uniform intervals. A traditional and safe method is inertial navigation (IN) .10 Inertial navigation works remarkably well in the context of this application. A cheaper method is a combination of wheel sensor and gyroscopes. However, locking of the wheels is frequent in rail traffic, so that such
procédé ne convient pas dans toutes les circonstances. process is not suitable in all circumstances.
La solution montrée sur la figure 3 fournit une solution optique spécialement conçue avec de simples réflecteurs passifs 20, 21, 22 qui fournissent des impulsions à un capteur au passage de la voiture tous les mètres. L'émetteur 18 peut consister en un laser et émettre un faisceau lumineux continu 23. Le nombre de passages est calculé par un détecteur 19. Il en résulte qu'on peut connaître devant quel réflecteur la voiture passe et ceci fournit la position (déjà mesurée plus tôt). Lesdits réflecteurs passifs en plastique sont installés à une courte distance l'un de l'autre le long de la voie o la fonction de calcul à l'estime doit être mise en oeuvre. Une telle distance A peut être The solution shown in Figure 3 provides a specially designed optical solution with simple passive reflectors 20, 21, 22 which supply pulses to a sensor when the car passes by every meter. The emitter 18 can consist of a laser and emit a continuous light beam 23. The number of passes is calculated by a detector 19. As a result, one can know in front of which reflector the car passes and this provides the position (already measured earlier). Said passive plastic reflectors are installed a short distance from each other along the track where the dead reckoning function must be implemented. Such a distance A can be
d'approximativement un mètre.approximately one meter.
L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit à titre purement illustratif mais peut comporter de nombreuses variations qui en respectent The invention is not limited to the embodiment described for purely illustrative purposes, but may include numerous variations which respect it.
l'esprit général.the general spirit.
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